表面处理阳极工艺课程课件.ppt

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1、报告：告：单位：技位：技术服服务部部2013年年1月月9日日阳极工艺阳极1.阳极阳极简介及工介及工艺流程。流程。2.主要工主要工艺参数。参数。3.品品质要求。要求。5.工工艺问题分析。分析。4.阳极阳极设备及挂具。及挂具。阳极氧化简介1.阳极氧化：铝及其合金等工件做阳极，铅或石墨等耐腐蚀导电材料做阴极，在一定浓度（如硫酸、草酸、铬酸等）的导电溶液中，通过外加电压、电流作用，使其表面生成一层一定厚度（8-12um),具有良好的力学性能、硬度、耐腐蚀、耐磨性、绝缘性、吸附性等特性的氧化铝膜。阳极线工艺流程脱脂脱脂预浸浸化抛化抛剥黑膜剥黑膜退遮蔽退遮蔽脱脂脱脂剥黑膜剥黑膜 阳极阳极氧化氧化酸洗酸洗染

2、色染色封孔封孔烘干烘干阳极前预处理阶段1.通过脱脂、化抛、剥黑膜等处理，去除其表面的油污、脏物、氧化皮、重金属杂质等，使铝基体裸露出来，为阳极氧化创造良好的环境。脱脂脱脂预浸浸化抛化抛剥黑膜剥黑膜退遮蔽退遮蔽脱脂脱脂剥膜黑剥膜黑脱脂（也称除油）1.为什么进行脱脂处理？在机械冷加工过程中使用的切削油，冷却液，磨削用的油膏等附着在工件表面，造成阳极氧化槽液的污染，也造成氧化膜成长不均，疏松，质量大大下降。同时会影响后面的染色不均，染不上色等等问题。2.脏污来源分析？加工类型加工方式粘附的污垢机械冷加工切削加工金属屑、粉粒（尘）、润滑冷却液粗磨磨料粉尘、磨屑、润滑冷却液精磨、研磨、抛光磨料粉尘、油膏

3、冷轧加工氧化皮、粉尘、润滑油冷压加工（拔丝、拉伸、冲压）油脂脱脂操作条件：1.脱脂槽液浓度555g/L。2.温度：555。3.时间：1.50.5min。4.药品R105：硼砂(Na2B2O4，25%)、焦磷酸钠(Na3PO4，溶溶解解速速率率，膜膜层层不不断断变变厚厚；（2）慢慢慢慢的的，由由于于生生成成的的氧氧化化膜膜具具有有绝绝缘缘性性，电电阻阻增增大大，电电流流密密度度减减小小，膜膜的的生生成成速速率率减减慢慢，当当生生成成速速率率=溶溶解解速率时，膜层不在增厚。速率时，膜层不在增厚。分析致密的无空分析致密的无空层A区、多孔区、多孔层C区的形成：区的形成：图二中二中A区：区：在通在通电后

4、几秒中，就会在后几秒中，就会在铝表面生成一表面生成一层致密致密无孔的氧化膜，也称之无孔的氧化膜，也称之为阻阻挡层；特点：；特点：坚硬，牢固硬，牢固。图二中二中C区区：氧化膜氧化膜孔隙孔隙的形成可通的形成可通过电渗渗现象来象来解解释（图一）。部分一）。部分孔壁孔壁水化氧化膜水化氧化膜带负电，新新鲜的酸溶液从孔中心直人孔底，在孔底的酸溶液从孔中心直人孔底，在孔底处因酸溶液的溶因酸溶液的溶解而形成解而形成富富Al3的液体，的液体，带正正电。在。在电场作用下作用下发生生电渗流，渗流，使富使富Al3液体只能沿孔壁液体只能沿孔壁向外流向外流动，而新，而新鲜溶液又从中心向溶液又从中心向底部底部补充，使孔内液

5、体不断更新，充，使孔内液体不断更新，结果孔底果孔底继续溶解而加溶解而加深。沿孔壁向外流深。沿孔壁向外流动的高的高Al3液体液体对膜已失去溶解能力，因膜已失去溶解能力，因此随氧化此随氧化时间的延的延续，使孔不断加深，逐，使孔不断加深，逐渐形成多孔形成多孔层。图二图一新鲜的酸溶液富Al3的液体 负电 图图二二中中B区区 膜膜孔孔的的出出现现 阳阳极极电电压压达达到到最最大大值值后后开开始始有有所所下下降降，这这时时由由于于阻阻挡挡层层膨膨胀胀而而变变得得凹凹凸凸不不平平，凹凹处处电电阻阻较较小小而而电电流流较较大大，在在电电场场作作用用下下发发生生电电化化学学溶溶解解，以以及及溶溶液液侵侵蚀蚀的的

6、化化学学溶解，凹处不断加深而出现孔穴，这时电阻减小而电压下降。溶解，凹处不断加深而出现孔穴，这时电阻减小而电压下降。氧化膜的孔隙作用1.多孔膜：具有良好的吸附性，阳极后可染成各种多孔膜：具有良好的吸附性，阳极后可染成各种颜色，色，获得良好的装得良好的装饰性外性外观。2.多孔膜的厚度可达多孔膜的厚度可达0.5-250um，孔隙率，孔隙率12%30%，面密度大，面密度大约（45）*108个个/mm2。注：从上面的数据中可以得出注：从上面的数据中可以得出结论（1）与其它酸相比，采用硫酸阳极）与其它酸相比，采用硫酸阳极时，膜孔隙数多，吸附性好；（，膜孔隙数多，吸附性好；（2）当条）当条件一定件一定时，

7、电压越低，生成的膜的孔隙数越多，吸附性越好。越低，生成的膜的孔隙数越多，吸附性越好。从电子显徽镜观察证实，阳极氧化膜由阻挡层从电子显徽镜观察证实，阳极氧化膜由阻挡层和多孔层所组成。阻挡层是薄而无孔的，而多和多孔层所组成。阻挡层是薄而无孔的，而多孔层则由许多六棱柱体的氧化物单元所组成，孔层则由许多六棱柱体的氧化物单元所组成，形似蜂窝状结构。每个单元的中心有一小孔直形似蜂窝状结构。每个单元的中心有一小孔直通铝表面的阻挡层，孔壁为较致密的氧化物。通铝表面的阻挡层，孔壁为较致密的氧化物。氧化物单元又称膜胞，图氧化物单元又称膜胞，图263所示是铝在所示是铝在4磷酸中磷酸中120V电压下形成的氧化膜结构模

8、型。电压下形成的氧化膜结构模型。电解液硫酸15%（质量分数）10草酸25铬酸50磷酸25电压/V152030204060204060204060孔隙数108个/cm27725182773571165822881421887242阳极后处理通过染色，封孔等工艺，获得良好的外观及质量。染色前染色前处理理染色染色封孔封孔烘干烘干染色前处理操作条件操作条件药品：品：R400 浓度度505g/L温度：温度：252PH值：1.8-3R400成份（氨基磺酸成份（氨基磺酸50%、烟酸烟酸20%、醋酸、醋酸钠25%、碳酸碳酸氢钠5%）步步骤1.超音波染色超音波染色处理理（5min）。）。2.水洗（水洗（30s）

9、。）。3.重复（一阳重复重复（一阳重复1.2两次，两次，二阳重复一次）。二阳重复一次）。4.水洗（水洗（30s）。）。1.为什么要什么要进行染色前行染色前处理？理？Al2O3膜生成后膜生成后,並不宜立刻染色並不宜立刻染色,因因Al2O3為為無機物質無機物質,而染料為有機物質而染料為有機物質,兩者之間結合不兩者之間結合不易易.所以必須於染色前在工件表面覆蓋一層兼具所以必須於染色前在工件表面覆蓋一層兼具無無/有機物質化性的即有機物質化性的即“界面活性界面活性剂,以利以利Al2O3染料結合染料結合。2染色前染色前处理原理理原理染色操作条件操作条件1.温度4022.PH值5.2-5.53.染料浓度BK

10、420BK41111（g/L）4.PH稳定剂5ml/L步步骤1.染色120-360s。2.水洗30s。3.检查色差。4.水洗30s。5.水洗30s。染色工艺分析1.严格控制PH值5.2-5.5，过酸过碱都可能使染料变性。2.染色槽温度因保持稳定。3.注意及时补充染料，保证浓度。4.染色应该在阳极后立即进行，不能间隔太久。在氧化后，要仔细用冷水（避免温度升高，膜自动封孔）清洗掉残留酸液。5.染色前不得用手接触工件，任何油污，液体吸附在氧化膜上都会影响染色的质量。封孔操作条件1.药品：R500浓度7-12g/L2.温度：9553.PH值：5-64.封孔时间25min步骤1.封孔（25min）2.水

11、洗30s3.水洗30s（抽检色差）4.超音波热水洗（6010，2min）封孔原理1.高温沸水封孔，氧化铝结合水分子形成水合物，形成晶体；80，生成AL2O3.H2O;Al2O3十十H2O 2AlOOH Al2O3H2O80,生成AL2O3.3H2OAl2O3十十3H2O 2AlOOH十十2H2O Al2O3 3H2O水合物体积膨胀，增加33%或100%，从而使膜孔封闭。2.醋酸镍封孔剂的填充，在80-100 的沸水中，(CH3COO)2Ni发生水解，生成氢氧化镍Ni(OH)2沉淀。填充并附着在膜孔上，从而达到封闭效果。封孔工艺分析1.温度影响，80生成AL2O3.H2O；生成AL2O3.3H2

12、O，前者的稳定性，耐磨性优于后者。2.PH值的影响：PH5.5，封闭速率急剧下降；PH4时，几乎无封闭作用；但PH6.5，就容易在其表面产生白色粉状沉淀。（PH值可用氨水、氢氧化钠、醋酸等来调节）3.采用蒸馏水的封闭要比自来水封闭效果好得多，自来水中的CL-、SO42-、PO43-、SiO32-等会抑制封闭过程，产生有害影响。烘干操作条件1.设备烘箱2.温度703.时间20min步骤1.烘干前热纯水洗（705，30s）2.烘干（烘箱温度70）。烘干1.将产品放入烘箱内，烘箱温度 设定70。封箱温度不能太高，否则膜易产生裂纹。2.烘干前必须用热水洗，提高工件的温度，避免工件因过冷而产生裂纹。三.陽極設備及挂具陽極 生產線（槽體，天車，水電供排水系統）整流器冰水機烘干設備鈦挂具抽風裝置陽極生產線主線陽極生產線主線陽極生產用的挂具陽極生產用的挂具